JPS62250640A - Detector for end point of plasma ashing - Google Patents

Detector for end point of plasma ashing

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Publication number
JPS62250640A
JPS62250640A JP9432086A JP9432086A JPS62250640A JP S62250640 A JPS62250640 A JP S62250640A JP 9432086 A JP9432086 A JP 9432086A JP 9432086 A JP9432086 A JP 9432086A JP S62250640 A JPS62250640 A JP S62250640A
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JP
Japan
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plasma
light
end point
ashing
detection device
Prior art date
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Pending
Application number
JP9432086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Omori
達夫 大森
Koichi Ono
高一 斧
Shigeto Fujita
重人 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To detect the end point of ashing precisely and stably by detecting the intensity of light of at least two or more of spectral lines in transition light within a specific wave range from C0 in plasma and comparing the intensity of these lights. CONSTITUTION:The angle of rotation of a diffraction grating is changed and some spectral line in b<3>SIGMA-a<3>pi transition light within the range of wavelengths 296-300nm from CO is extracted, and the spectral line is projected to a photomultiplier 17, the intensity of light is converted into electric signals, and the maximum value of the electric signals is memorized temporarily in a detector 13. The diffraction grating 15 is turned, another spectral line is selected similarly, and the maximum value of the spectral line is memorized to the detector 13. The rotational temperature of plasma is obtained from the ratio of the intensity of these two maximum values, and the variation of a rotational temperature in the vicinity of an organic film and the rotational temperature of a plasma region in the vicinity of an electrode is compared from the alteration of the rotational temperature of plasma or by mounting two monochromators 14, thus detecting the end point of ashing. Accordingly, the adjustment of the detector by the change of the conditions of ashing is unnecessitated, thus stably detecting the end point of ashing accurately.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、酸素プラズマを利用してホトレジスト膜等
の有機物被膜を除去しうるプラズマアッシングにおいて
、アッシング終了点を検出する装置に関す右ものである
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for detecting the end point of ashing in plasma ashing that can remove organic films such as photoresist films using oxygen plasma. be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第11図は例えば特公昭54−21711号公報に示さ
れた従来のプラズマアッシング終点検出装置を示す図で
あり、図において、lはプラズマ発生用高周波電源、2
はこの電源から供給される高周波高電界を反応管3へ印
加するための高周波高電界印加用電極、4はこの反応管
3へ酸素ガスを含む反応ガスを矢印X方向に導入するた
めの反応ガス供給管、5はこの反応管3内で反応した反
応ガスを矢印Y方向に排出するための反応ガス排気管、
6はこの反応管3内に設置されたウェハ支持台、7はこ
のウェハ支持台6に多数枚置かれ、その表面にホトレジ
スト膜等の有機物膜が塗られたウェハ、8は反応管3内
で励起されたプラズマから放射される反応管3内のプラ
ズマからの光、9はこの反応管3内のプラズマからの光
を分光器lOへ入射するための分光器入口スリット、1
1はこの分光器9により分けられた反応管3内のプラズ
マからの光のスペクトルのある特定の波長の光を取り出
すための分光器出口スリット、12はこの特定の波長の
光を電気信号に変換するための光電子増倍管、13はこ
の光電子増倍管12からの信号値からアッシング終了点
を検出する検知装置である。
FIG. 11 is a diagram showing a conventional plasma ashing end point detection device disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 54-21711.
4 is a high frequency and high electric field application electrode for applying a high frequency and high electric field supplied from this power source to the reaction tube 3, and 4 is a reaction gas for introducing a reaction gas containing oxygen gas into this reaction tube 3 in the direction of arrow X. a supply pipe; 5 is a reaction gas exhaust pipe for discharging the reaction gas reacted in the reaction tube 3 in the direction of arrow Y;
6 is a wafer support set in the reaction tube 3; 7 is a large number of wafers placed on the wafer support 6, the surface of which is coated with an organic film such as a photoresist film; 8 is a wafer in the reaction tube 3; Light from the plasma in the reaction tube 3 is emitted from the excited plasma; 9 is a spectrometer entrance slit for inputting the light from the plasma in the reaction tube 3 into the spectrometer IO; 1;
Reference numeral 1 denotes a spectrometer exit slit for extracting light of a specific wavelength in the light spectrum from the plasma in the reaction tube 3 divided by the spectrometer 9, and 12 converts the light of this specific wavelength into an electrical signal. A photomultiplier tube 13 is a detection device that detects the ashing end point from the signal value from the photomultiplier tube 12.

次に動作について説明する0反応ガス供給管4から酸素
ガス又はCF aガス等の反応促進用ガスを添加した酸
素ガス等の酸素ガスを含む反応ガスが反応管3へ導入さ
れる。プラズマ発生用高周波電源lからの高周波高電界
により反応ガスが電離され、酸素プラズマが生成される
。この酸素プラズマによりウェハ7表面の有機物膜が下
式に示す反応を起こして、ウェハ面上から除去される。
Next, a reaction gas containing oxygen gas, such as oxygen gas or oxygen gas to which a reaction promoting gas such as CF a gas is added, is introduced into the reaction tube 3 from the zero reaction gas supply pipe 4 whose operation will be described. The reactive gas is ionized by the high frequency high electric field from the high frequency power source 1 for plasma generation, and oxygen plasma is generated. This oxygen plasma causes the organic film on the surface of the wafer 7 to undergo a reaction as shown in the following formula, and is removed from the wafer surface.

このアッシング中の反応管内のプラズマガλらの光8を
分光器10により上記反応式に示す反応生成物に関する
発光スペクトル(Hl(水素原子)スペクトル:  6
56nm、CO(一酸化炭素分子)スペクトル:  2
83nm、  298nm、 Ofl (水酸基分子)
スペクトル:  306nm 〜316nm)光や反応
に必要な酸素プラズマに関する発光スペクトル(0■ 
(酸素原子)スペクトル: 777nm、Ox(酸素分
子)スペクトル: 759nm)の中から特定の波長の
光を一つ取り出し、その強度変化が安定した時点を検知
装置13により検出してアッシング終了としている。
During this ashing, the light 8 emitted from the plasma gas λ in the reaction tube is used with a spectrometer 10 to obtain an emission spectrum (Hl (hydrogen atom) spectrum) regarding the reaction product shown in the above reaction formula:
56nm, CO (carbon monoxide molecule) spectrum: 2
83nm, 298nm, Ofl (hydroxyl group molecule)
Spectrum: 306nm - 316nm) Emission spectrum related to light and oxygen plasma necessary for reaction (0■
(oxygen atom) spectrum: 777 nm, Ox (oxygen molecule) spectrum: 759 nm), one light of a specific wavelength is taken out, and the detection device 13 detects the point at which the intensity change becomes stable, and the ashing is completed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のプラズマアッシング終点検出装置は以上のように
構成され、特定の波長の光の強度変化した観測していな
いので、反応生成物が、反応ガス排気管を通して反応管
内から排出されるまでの時間だけ発光スペクトル強度変
化の安定が遅れ、アッシング終点検出が実際の終了より
遅れるという欠点があった。
The conventional plasma ashing end point detection device is configured as described above, and does not observe changes in the intensity of light of a specific wavelength, so it only monitors the time it takes for reaction products to be discharged from the reaction tube through the reaction gas exhaust pipe. This method has disadvantages in that stabilization of emission spectrum intensity changes is delayed and detection of the end point of ashing is delayed from the actual end.

又、空間的にプラズマが一様になるのに時間がかかり、
各ウェハ毎のアッシングの進み方に差があるため、−ケ
所の測定だけでは終了時点を誤まる可能性があった。又
、ウェハ枚数の変化等のアッシング条件の変化により発
光スペクトルの強度や強度変化が変わり、そのたびごと
に検知装置の検出レベル等の調整が必要であった。
Also, it takes time for the plasma to become uniform spatially,
Since there are differences in the progress of ashing for each wafer, there is a possibility that the end point may be incorrect if only the negative points are measured. Further, the intensity and intensity changes of the emission spectrum change due to changes in ashing conditions such as changes in the number of wafers, and it is necessary to adjust the detection level of the detection device each time.

又、光電子増倍管が反応管の近くにある為、プラズマ発
生用高周波電源からの高周波高電界により光電子増倍管
や検知装置が誤動作する危険があるなどの問題点があっ
た。
Furthermore, since the photomultiplier tube is located near the reaction tube, there is a risk that the photomultiplier tube and the detection device may malfunction due to the high frequency electric field from the high frequency power source for plasma generation.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、アッシング終点検出が実際の終了と同期して
、誤検出、誤動作なくでき、アッシング条件の変化によ
る検知装置の検出レベル等の調整が不要であるプラズマ
アッシング終点検出装置を得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to detect the end point of ashing in synchronization with the actual end, without false detection or malfunction, and to reduce the detection level of the detection device due to changes in ashing conditions. The object of the present invention is to obtain a plasma ashing end point detection device that does not require adjustment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るプラズマアッシング終点検出装置は反応
管内のプラズマ中のCO(一酸化炭素分子)からの波長
296〜300nmの範囲にあるb3Σ−a3π遷移光
のうち少なくとも2つ以上のスペクトル線光を波長分散
素子により分離して、周囲を導体で覆った光/電気変換
素子に入射し、これを電気信号として取り出してお互い
の光強度からプラズマの回転温度を求め、その回転温度
の変化または有機物被膜近傍の回転温度と電極近傍のプ
ラズマ領域の回転温度の変化とを比較してアッシングの
終点検出を行うようにしたものである。
The plasma ashing end point detection device according to the present invention detects at least two spectral line lights of b3Σ-a3π transition light in the wavelength range of 296 to 300 nm from CO (carbon monoxide molecules) in plasma in a reaction tube. The light is separated by a dispersion element and incident on a light/electrical conversion element surrounded by a conductor, which is extracted as an electrical signal to determine the rotational temperature of the plasma from the mutual light intensity, and detects changes in the rotational temperature or the vicinity of the organic coating. The end point of ashing is detected by comparing the rotational temperature of the plasma region with changes in the rotational temperature of the plasma region near the electrode.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、プラズマアッシング中の反応管内
のプラズマの回転温度は第4図に示すようになり、アッ
シング終了時の回転温度は、ウェハ面゛上でも電極近傍
のプラズマ領域でもほぼ一定の温度であるが、アッシン
グ中にはウェハ面上では回転温度が低下して電極近傍で
は上昇する特性を有しているので、回転温度をCOから
の光強度から求めてその回転温度の時間変化を観測した
り、又は有機物被膜近傍であるウェハ面上の回転温度と
電極近傍の(プラズマ領域の)回転温度とを比較して、
両温度差が小さくなって一致、もしくは逆転した時点を
観測することにより、正確に安定してアッシングの終点
を検出することができる。
In this invention, the rotational temperature of the plasma in the reaction tube during plasma ashing is as shown in FIG. 4, and the rotational temperature at the end of ashing is almost constant both on the wafer surface and in the plasma region near the electrode. However, during ashing, the rotational temperature has a characteristic of decreasing on the wafer surface and increasing near the electrode, so the rotational temperature is determined from the light intensity from the CO and the change in the rotational temperature over time is observed. Or, by comparing the rotational temperature on the wafer surface near the organic film and the rotational temperature near the electrode (in the plasma region),
The end point of ashing can be accurately and stably detected by observing the point in time when the difference between the two temperatures becomes smaller and coincides with each other, or is reversed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を第1図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図において、1〜8は上記従来装置と全く同一のも
のである。14は外部からの制御信号で取り出し得る波
長が選択できるモノクロメータ、15はこのモノクロメ
ータ14内に設置された波長分散素子であって、この実
施例では回折格子が使われている。16はこの回折格子
15を回転させて任意の角度に設定して特定の波長を取
り出すための回折格子駆動装置、17は上記モノクロメ
ータ14の出ロスリッl一部に設置された光/電気変換
素子であって、この実施例では光電子増倍管が使われて
いる。18はこの光電子増倍管I7の周囲を光の入射口
のみ除いて4体で覆うための導体容器、13は上記回折
格子駆動装置16を制御し、かつ上記光電子増倍管17
の出力信号から回転温度を求め、アッシングの終了点を
検出する検知装置である。
In FIG. 1, numerals 1 to 8 are exactly the same as the conventional device described above. Reference numeral 14 is a monochromator whose wavelength can be selected by an external control signal, and 15 is a wavelength dispersion element installed within the monochromator 14, which is a diffraction grating in this embodiment. 16 is a diffraction grating drive device for rotating this diffraction grating 15 and setting it at an arbitrary angle to extract a specific wavelength; 17 is a light/electric conversion element installed in a part of the output loss slit of the monochromator 14; In this embodiment, a photomultiplier tube is used. 18 is a conductor container for covering the photomultiplier tube I7 with four bodies except for the light entrance; 13 is a conductor container for controlling the diffraction grating driving device 16 and the photomultiplier tube 17;
This is a detection device that determines the rotational temperature from the output signal and detects the end point of ashing.

上記のように構成されたプラズマアッシング終点検出装
置においては、回折格子の回転角度を変化させてCOか
らのb″′Σ−a3π遷移光のあるスペクトル線を取り
出して、光電子増倍管に入射し、その光強度を電気信号
に変換して、その最大値1aを検知装置内に一時記憶す
る。次に回折格子を回転させて、同様にもう一つのスペ
クトル線を選び出し、その最大値!bを検知装置内1こ
記憶する。これらの二つの強度比からプラズマの回転温
度を求め、その回転温度の変化から、またはモノクロメ
ータを二つ設置して、有機物被膜近傍の回転温度と電極
近傍のプラズマ領域の回転温度の変化とを比較してアッ
シングの終点検出を行う。
In the plasma ashing end point detection device configured as described above, the rotation angle of the diffraction grating is changed to extract a certain spectral line of the b'''Σ-a3π transition light from CO and input it into the photomultiplier tube. , convert the light intensity into an electrical signal, and temporarily store its maximum value 1a in the detection device.Next, rotate the diffraction grating, select another spectral line in the same way, and calculate its maximum value !b. The rotational temperature of the plasma is determined from the intensity ratio of these two, and from the change in rotational temperature, or by installing two monochromators, the rotational temperature near the organic film and the plasma near the electrode can be determined. The end point of ashing is detected by comparing the change in rotational temperature of the area.

以下に上記動作について詳細に説明する。The above operation will be explained in detail below.

第2図は、プラズマアッシング中の波長280〜294
 n mの範囲の発光スペクトル分布であり、COのb
3Σ−a3π遷移光の各回転準位間のスペクトル線は、
他の発光スペクトルより強く、他のスペクトル線と良く
分離されている。
Figure 2 shows wavelengths 280-294 during plasma ashing.
emission spectral distribution in the range of nm, b of CO
The spectral lines between each rotational level of the 3Σ-a3π transition light are
It is stronger than other emission spectra and well separated from other spectral lines.

プラズマ中の分子のJ1状態からJ2状態への自然放出
光の強度Iは、分子の回転温度をTとし、J1状態から
J2状態への遷移確率をA J t J t、放出振動
数をDJIJ!、J、状態のエネルギー準位をEJI、
Jl状$I  J Z状態の回転量子数をそれぞれJl
、Jlとおくと、G、ヘルツバーブ著。
The intensity I of spontaneously emitted light from the J1 state to the J2 state of molecules in the plasma is defined by the rotation temperature of the molecule as T, the transition probability from the J1 state to the J2 state as A J t J t, and the emission frequency as DJIJ! , J, the energy level of the state is EJI,
Jl state $I J Let Jl be the rotational quantum number of Z state respectively
, written by Jl and G, Hertzbarb.

“モルキュラースベクトラ アンド モルキュラースト
ラクチャー、″アイ スペクトラ オブダイア、トミッ
ク モルキエールズ(1950年)(G、Herzbe
rg+ Mo1ecular 5pectra and
 Mo1ecular 5Lructure” 、1.
5pectra of Diatomic Mo1ec
ules(1950))によれば ただし Q、、は状態相、Cは比例定数と示される。上
式の両辺の対数をとると、回転準位間の遷移を考える時
はlog νJIJ□の変化は小さく、定数と考えられ
るので、 ■ log         log AJIJs(Jl 
+Jz +1) C6□t:定数 ■ の傾きより回転温度Tが求められる。
“Molecular Vectra and Molecular Structure,” I Spectra of Dire, Tomic Molquières (1950) (G, Herzbe
rg+ Mo1ecular 5pectra and
1.
5pectra of Diatomic Molec
(1950), where Q, , is a state phase, and C is a proportionality constant. Taking the logarithm of both sides of the above equation, when considering the transition between rotational levels, the change in log νJIJ□ is small and can be considered as a constant, so ■ log log AJIJs(Jl
+Jz +1) C6□t: Constant ■ The rotation temperature T can be found from the slope.

具体例として、2つのスペクトル線λ1.λ。As a specific example, two spectral lines λ1. λ.

の強度1.、Ibから回転温度を求めるためには、第1
のスベクトノl/線λ、がJl、状態からJ。状態への
遷移光で、その遷移確率をAatJts J+a状態の
エネルギー準位をEJla+J1m状態、J、状態の回
転量子数をそれぞれJ lll+  J !a+第2の
スペクトル線λ1がJllt状態からJ。状態への遷移
光で、その遷移確率をAJ+bJzbz Jrb状態の
エネルギー準位をEx+b 、JH状態、Jtb状態の
回転量子数をそれぞれJIb+  Jobとおくと、(
log  A J1mJ!a   log  A JI
bJzb)(log  AJtmJia  log  
Aa+bJz、、)knkm    ((log  I
n  −1og lb )−(log  (Jta  
+Jzm  +1)    log(、Lb  +、h
b+1)−(log  A0mJzs+−10g  A
、bJzb))ここで B  −1og  (Jta  +Jza  +1) 
 −1o(H(Jtb  +J211  +1)−(l
og  AJIIIJ!11  log  AJtbJ
tb)とおくと 1og  −−B ■− となる。
Strength of 1. , Ib, the first
The svectono l/line λ, is Jl, and from the state J. For the transition light to the state, the transition probability is AatJts, the energy level of J+a state is EJla+J1m state, J, and the rotational quantum number of the state is Jllll+J! a+second spectral line λ1 from Jllt state to J. For transition light to the state, let the transition probability be AJ+bJzbz, the energy level of the Jrb state be Ex+b, and the rotational quantum numbers of the JH state and Jtb state be JIb+Job, respectively.
log A J1mJ! a log A JI
bJzb) (log AJtmJia log
Aa+bJz,,)knkm ((log I
n −1og lb )−(log (Jta
+Jzm +1) log(, Lb +, h
b+1)-(log A0mJzs+-10g A
, bJzb)) where B −1og (Jta +Jza +1)
−1o(H(Jtb +J211 +1)−(l
og AJIIIJ! 11 log AJtbJ
tb), it becomes 1og −−B ■−.

ここでA、Bは観測するスペクトル線により予め決定さ
れる定数である。
Here, A and B are constants determined in advance according to the spectral lines to be observed.

第3図は、上記回転温度を求める信号処理装置の一例の
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of an example of a signal processing device for determining the rotational temperature.

検知装置内に一時記憶された、第1.第2のスペクトル
線の強度I、、I、が割算器30に入力され、1. /
1 、が出力される。I、/I、の信号は次段の対数変
換器31によりlogl、/Ihの信号に変換され、次
段の引算器32により予め・設定された値Bがlogi
m/’bより引かれて、(log  I a / I 
b −B )が出力される。
The first data temporarily stored in the detection device. The intensities I,,I, of the second spectral lines are input to the divider 30, 1. /
1 is output. The signals I, /I, are converted into signals logl, /Ih by the logarithmic converter 31 in the next stage, and the preset value B is converted into logi by the subtracter 32 in the next stage.
Subtracted from m/'b, (log I a / I
b −B ) is output.

次に割算器33により、予め設定された値Aが(log
  I a / I b  B)により割られ、得られ
る。
Next, the divider 33 divides the preset value A into (log
Divide by I a / I b B) to obtain.

第4図に、有a物被膜が塗られたウェハ面上と、高周波
電界印加用電極2近くのプラズマ領域でのアッシング中
とアッシング終了時の回転温度の変化を示す。
FIG. 4 shows changes in rotational temperature during ashing and at the end of ashing on the wafer surface coated with the amorphous substance film and in the plasma region near the high-frequency electric field application electrode 2.

アッシング条件は、ウェハ7を25枚、ウェハ支持台6
に置き、酸素圧力1.5Torrでプラズマ発生用高周
波電源lの出力を800 Wに設定している。
The ashing conditions are: 25 wafers 7, wafer support 6
The output of the high-frequency power supply 1 for plasma generation was set to 800 W at an oxygen pressure of 1.5 Torr.

第4図に示されるように、ウェハ面上ではアッシング中
の回転温度は、アッシング終了時より約120に程低く
、アッシング終了とともに上昇する。
As shown in FIG. 4, the rotational temperature on the wafer surface during ashing is about 120 degrees lower than at the end of ashing, and increases as ashing ends.

これに反し、電極近傍のプラズマ領域の回転温度はアッ
シング中は、アッシング終了時より約80に程高く、ア
ッシング終了とともに低下している。
On the other hand, the rotational temperature of the plasma region near the electrode is about 80 degrees higher during ashing than at the end of ashing, and decreases as ashing ends.

従って、アッシング中のプラズマからのCO光のスペク
トル線強度比から回転温度を求めてCO光の観測位置が
ウェハ面上の場合は、回転温度が上昇しはじめた時、又
はある値になった時をもってアッシング終了と判断する
Therefore, when the rotational temperature is determined from the spectral line intensity ratio of the CO light from the plasma during ashing and the observation position of the CO light is on the wafer surface, when the rotational temperature starts to rise or reaches a certain value. It is determined that ashing is completed.

又は、CO光の観測位置が電極近傍のプラズマ領域の場
合は、回転温度が低下しはじめた時、又はある値になっ
た時をもってアッシング終了と判断する。
Alternatively, if the CO light observation position is in a plasma region near the electrode, it is determined that ashing has ended when the rotational temperature begins to decrease or reaches a certain value.

又は、CO光をウェハ面上と電極近傍のプラズマ領域で
同時に観測して再回転温度の差が小さくなって一致もし
くは逆転した時点をもってアッシング終了と判断すると
、アッシング条件の変化等による検知装置の調整が不要
になり、安定に誤検出なくアッシング終点検出ができる
Alternatively, if CO light is observed simultaneously on the wafer surface and in the plasma region near the electrode, and it is determined that ashing has ended when the difference in re-rotation temperature becomes small and matches or reverses, the detection device can be adjusted due to changes in ashing conditions, etc. is no longer necessary, and the ashing end point can be detected stably and without false detection.

又、光/電気変換素子の周囲を6体容器18で覆ってい
るので、光/電気変換素子の電磁波に対するシールド性
能が向上して、プラズマ発生用高周波電源1からの高周
波高電界の影響を非常に小さくできる。
In addition, since the optical/electrical conversion element is surrounded by six containers 18, the shielding performance of the optical/electrical conversion element against electromagnetic waves is improved, and the influence of the high frequency and high electric field from the high frequency power source 1 for plasma generation is greatly reduced. It can be made smaller.

なお上記実施例では、プラズマからの光を集光する光学
系を設置していないが、集光用光学系として凸レンズ又
は凹面鏡をモノクロメータ14の前面に置くこともでき
る。
In the above embodiment, an optical system for condensing light from the plasma is not installed, but a convex lens or a concave mirror may be placed in front of the monochromator 14 as a condensing optical system.

また、光/電気変換素子17の容器を温体として導体容
器18と同じ効果を果たすようにし、導体容器18をな
くすこともできる。
Furthermore, the conductor container 18 can be omitted by using the container for the optical/electric conversion element 17 as a hot body to achieve the same effect as the conductor container 18.

第5図は本発明の他の実施例を示し、これは、反射、t
fl19を用いて、ウェハ面上の光とTt1極近傍のプ
ラズマ領域の光とを別々のモノクロメータ14に入射し
、CO光の強度変化を観測してアッシングの終点検出を
行うようにしたものである。
FIG. 5 shows another embodiment of the invention, in which the reflection, t
Using fl19, the light on the wafer surface and the light from the plasma region near Tt1 are incident on separate monochromators 14, and the end point of ashing is detected by observing changes in the intensity of the CO light. be.

第6図は本発明のさらに他の実施例を示し、これは、光
ファイバ20を用いて、ウェハ面上の光と電極近傍のプ
ラズマ領域の光とを別々のモノクロメータ14に導き、
CO光の強度変化を観測してアッシングの終点検出を行
うようにしたものである。
FIG. 6 shows yet another embodiment of the invention, which uses optical fibers 20 to direct light on the wafer surface and light from the plasma region near the electrodes to separate monochromators 14.
The end point of ashing is detected by observing changes in the intensity of CO light.

第7図は本発明のさらに他の実施例を示し、これは反射
!Ji19と、外部からの制御信号で角度が変化する反
射鏡B(21)と、この反射鏡Bを駆動する反射鏡駆動
装置i!22とを用いて、一台のモノクロメータに、ウ
ェハ面上の光と電極近傍のプラズマ領域の光を交互に入
射させ、上記2つの領域のCO光の強度変化からアッシ
ングの終点検出を行うようにしたものである0本実施例
においては、検知装置13からの制御信号により反射鏡
駆動装置i!22が働き、反射鏡B(21)は図上の破
線の位置まで回転して、ウェハ面上の光を遮ることなく
モノクロメータ14に入射させる。その後CO光のスペ
クトル線強度が観測され、ウェハ面上の回転温度が検知
装置13内に記憶される。その後、検知袋W13からの
制′a信号により、反射1B(21)は元の位置にもど
り、反射fi19で反射された、電極近傍のプラズマ領
域の光を反射して、モノクロメータ14に入射させる。
FIG. 7 shows yet another embodiment of the invention, which is reflective! Ji19, a reflector B (21) whose angle changes according to an external control signal, and a reflector drive device i! that drives this reflector B. 22, the light on the wafer surface and the light from the plasma region near the electrode are alternately incident on one monochromator, and the end point of ashing is detected from the intensity change of the CO light in the two regions. In this embodiment, the control signal from the detection device 13 causes the reflector driving device i! 22 works, the reflecting mirror B (21) rotates to the position indicated by the broken line in the figure, and allows the light on the wafer surface to enter the monochromator 14 without blocking it. Thereafter, the spectral line intensity of the CO light is observed, and the rotational temperature on the wafer surface is stored in the detection device 13. Thereafter, the reflection 1B (21) returns to its original position by the control 'a signal from the detection bag W13, reflects the light from the plasma region near the electrode reflected by the reflection fi19, and makes it incident on the monochromator 14. .

その後CO光のスペクトル線強度が観測され、電極近傍
のプラズマ領域の回転温度が検知装置13内に記憶され
、2つの領域の回転温度が1台のモノクロメータで求め
られ、この2つの回転温度を比較してアッシングの終点
検出が行われる。
After that, the spectral line intensity of the CO light is observed, the rotational temperature of the plasma region near the electrode is stored in the detection device 13, and the rotational temperature of the two regions is determined by one monochromator, and the rotational temperature of the two regions is determined by one monochromator. The end point of ashing is detected by comparison.

第8図は本発明のさらに他の実施例を示し、これはプラ
ズマからの光を波長分散素子としての回折格子に入射し
てCOのスペクトル線光が反射される異なる2つの位置
に光/電気変換素子18を配置し、検知装置13内に記
憶部を設けるのを不要にし、回転温度を求めるようにし
たものである。
FIG. 8 shows yet another embodiment of the present invention, in which light from the plasma is incident on a diffraction grating as a wavelength dispersive element and the light/electronic light is transmitted to two different locations where the CO spectral line light is reflected. By arranging the conversion element 18, there is no need to provide a storage section within the detection device 13, and the rotation temperature can be determined.

ここで上記波長分散素子としてはプリズムを用いても同
じ効果が得られる。
Here, the same effect can be obtained even if a prism is used as the wavelength dispersion element.

第9図は本発明のさらに他の実施例を示し、これはウェ
ハ面上と電極近傍のプラズマ領域の回転温度を波長分散
索子15を2つ配置して第8図の実施例と同様にして求
めるようにしたものである。
FIG. 9 shows still another embodiment of the present invention, in which the rotational temperature of the plasma region on the wafer surface and in the vicinity of the electrodes is adjusted in the same way as in the embodiment of FIG. 8 by arranging two wavelength dispersion probes 15. This is what I was trying to find.

第10図は本発明のさらに他の実施例を示し、これはプ
ラズマからの光を波長分散索子15に入射してCOのス
ペクトル線光が反射される異なる2つの位置に光ファイ
バ20の一端を配置し、該光ファイバの他端に光/電気
変換素子17を配置して検知装置13内の記憶部を不要
にし、光の検出を容易にして回転温度を求めるようにし
たものである。
FIG. 10 shows yet another embodiment of the invention, in which light from the plasma is incident on a wavelength dispersive probe 15 and one end of an optical fiber 20 is placed at two different locations where CO spectral line light is reflected. A light/electric conversion element 17 is arranged at the other end of the optical fiber, thereby eliminating the need for a storage section in the detection device 13, facilitating light detection, and determining the rotational temperature.

第11図は本発明のさらに他の実施例を示し、これはウ
ェハ面上と電極近傍のプラズマ領域の回転温度を、波長
分散索子15を2つ配置して第10図の実施例と同様に
して求めるようにしたものである。
FIG. 11 shows still another embodiment of the present invention, in which the rotational temperature of the plasma region on the wafer surface and near the electrodes is controlled by arranging two wavelength dispersion probes 15 in the same manner as in the embodiment of FIG. 10. This is what I was looking for.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、反応管内のプラズマ
中のCO(一酸化炭素分子)からの波長296〜300
 n mの範囲にあるb3Σ−a3 π遷移光のうち少
なくとも2つ以上のスペクトル線光を例えば波長分散素
子により分離して光/電気変換素子に入射することによ
ってこれを電気信号として取り出しそれらの光強度から
プラズマの回転温度を求め、その回転温度の変化または
有機物被膜近傍の回転温度と電極近傍のプラズマ領域の
回転温度の変化とを比較することにより、アッシングの
終点検出を行うようにしたので、アッシング条件の変化
による検知装置の調整が不要で、安定に精度良く、誤検
出のない装置が安価に得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, CO (carbon monoxide molecules) in the plasma in the reaction tube has a wavelength of 296 to 300.
At least two or more spectral line lights out of the b3Σ-a3π transition light in the range of nm are separated by, for example, a wavelength dispersion element and incident on an optical/electrical conversion element, thereby extracting them as electrical signals. The end point of ashing is detected by determining the rotational temperature of the plasma from the intensity and comparing the change in rotational temperature or the rotational temperature near the organic film with the change in the rotational temperature of the plasma region near the electrode. There is no need to adjust the detection device due to changes in ashing conditions, and there is an effect that a device that is stable, accurate, and does not cause false detection can be obtained at a low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の一実施例によるプラズマアッシン
グ終点検出装置の構成を示す図、第2図は、プラズマア
ッシング中の波長280〜294 n mの範囲の発光
スペクトル分布を示す図、第3図は、異なる2つのスペ
クトル線光強度から回転温度を求める信号処理装置の一
例を示すブロック図、 M4図は、有機物被膜が塗られたウェハ面上と高周波電
界印加用電極近くのプラズマ領域でのアッシング中とア
ッシング終了時の回転温度の変化を示す図、 第5図は、反射鏡を用い、ウェハ面上の光と電極近傍の
プラズマ領域の光とを別々のモノクロメータに入射し、
異なる領域の回転温度を比較して終点検出する、この発
明の他の実施例を示す図、第6図は、光ファイバを用い
、ウェハ面上の光と電極近傍のプラズマ領域の光とを別
々のモノクロメータに入射し、異なる領域の回転温度を
比較して終点検出する、この発明のさらに他の実施例を
示す図、 第7図は、反射鏡と外部からの制御信号で角度が変化す
る反射鏡を用い、ウェハ面上の光と電極近傍のプラズマ
領域の光を交互にモノクロメータに入射し、異なる領域
の回転温度を比較して終点検出する、この発明のさらに
他の実施例を示す図、第8図は、プラズマからの光を波
長分散素子でスペクトル分解し、COのスペクトル線光
が反射される異なる2つの位置に光/電気変換素子を配
置して終点検出する、この発明のさらに他の実施例を示
す図、 第9図は、2つの波長分散素子を用い、ウェハ面上と電
極近傍のプラズマ領域の光をスペクトル分解し、異なる
領域の回転温度を比較して終点検出する、この発明のさ
らに他の実施例を示す図、第10図は、プラズマからの
光を波長分散素子でスペクトル分解し、COのスペクト
ル線光を光ファイバで光/電気変換素子まで導いて終点
検出する、この発明のさらに他の実施例を示す図、゛第
11図は、2つの波長分散素子を用い、ウェハ面上と、
電極近傍のプラズマ領域の光を別々にスペクトル分解し
、COのスペクトル線を光ファイバで光/電気変換素子
まで扉いて終点検出する、この発明のさらに他の実施例
を示す図、第12回は、従来のプラズマアッシング終点
検出装置を示す図である。 図において、1はプラズマ発生用高周波電源、2は高周
波電界印加用電極、3は反応管、4は反応ガス供給管、
5は反応ガス排気管、6はウェハ支持台、7はウェハ、
8は反応管内のプラズマからの光、9は分光器入口スリ
ット、10は分光器、11は分光器出口スリット、12
は光電子増倍管、13は検知装置、14はモノクロメー
タ、15は回折格子、16は回折格子駆動装置、17は
光/電気変換素子、18は4体容器、19は反射鏡、2
0は光ファイバ、21は反射鏡B122は反射鏡駆動装
置。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a plasma ashing end point detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the emission spectrum distribution in the wavelength range of 280 to 294 nm during plasma ashing, and FIG. The figure is a block diagram showing an example of a signal processing device that calculates rotational temperature from two different spectral line light intensities. Diagram M4 shows a signal processing system on the wafer surface coated with an organic film and in the plasma region near the electrode for applying a high-frequency electric field. Figure 5 shows changes in rotational temperature during ashing and at the end of ashing. Using a reflecting mirror, light on the wafer surface and light from the plasma region near the electrode are incident on separate monochromators.
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention in which the end point is detected by comparing the rotational temperatures of different regions, and in which light on the wafer surface and light in the plasma region near the electrode are separated using an optical fiber. Fig. 7 shows still another embodiment of the present invention, in which the rotational temperature of different regions is compared and the end point is detected by inputting the light into a monochromator, and the angle is changed by the reflecting mirror and a control signal from the outside. Another embodiment of the present invention is shown in which light on the wafer surface and light from a plasma region near the electrode are alternately incident on a monochromator using a reflecting mirror, and the end point is detected by comparing the rotational temperatures of different regions. Figure 8 shows a method of the present invention in which light from plasma is spectrally decomposed by a wavelength dispersion element, and the end point is detected by placing optical/electric conversion elements at two different positions where CO spectral line light is reflected. FIG. 9 is a diagram showing still another embodiment, in which two wavelength dispersive elements are used to spectrally decompose the light in the plasma region on the wafer surface and in the vicinity of the electrode, and the end point is detected by comparing the rotational temperatures of different regions. FIG. 10 is a diagram showing still another embodiment of the present invention, in which light from plasma is spectrally decomposed by a wavelength dispersion element, and CO spectral line light is guided to an optical/electrical conversion element through an optical fiber to detect the end point. FIG. 11 is a diagram showing still another embodiment of the present invention, in which two wavelength dispersive elements are used to
A diagram showing yet another embodiment of the present invention, in which the light in the plasma region near the electrode is separately spectrally decomposed, and the CO spectral line is passed through an optical fiber to an optical/electrical conversion element to detect the end point. , is a diagram showing a conventional plasma ashing end point detection device. In the figure, 1 is a high-frequency power source for plasma generation, 2 is an electrode for applying a high-frequency electric field, 3 is a reaction tube, 4 is a reaction gas supply tube,
5 is a reaction gas exhaust pipe, 6 is a wafer support stand, 7 is a wafer,
8 is light from the plasma in the reaction tube, 9 is a spectrometer entrance slit, 10 is a spectrometer, 11 is a spectrometer exit slit, 12
1 is a photomultiplier tube, 13 is a detection device, 14 is a monochromator, 15 is a diffraction grating, 16 is a diffraction grating drive device, 17 is an optical/electric conversion element, 18 is a four-body container, 19 is a reflecting mirror, 2
0 is an optical fiber, 21 is a reflecting mirror B122 is a reflecting mirror driving device. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)酸素プラズマを利用してホトレジスト膜等の有機
物被膜を除去するプラズマアッシングの終点検出装置に
おいて、 プラズマ中のCO(一酸化炭素分子)からの波長296
〜300nmの範囲にあるb^3Σ−a^3π遷移光の
うち少なくとも2つ以上のスペクトル線の光強度を検出
する光検出手段と、 上記光検出手段で検出した2つ以上のスペクトル線の光
強度を比較してアッシングの終点を検出する比較手段と
を備えたことを特徴とするプラズマアッシング終点検出
装置。
(1) In a plasma ashing end point detection device that uses oxygen plasma to remove organic films such as photoresist films, the wavelength 296 from CO (carbon monoxide molecules) in the plasma
a light detection means for detecting the light intensity of at least two spectral lines among the b^3Σ-a^3π transition light in the range of ~300 nm; and light of the two or more spectral lines detected by the light detection means. 1. A plasma ashing end point detection device, comprising: comparison means for comparing intensities to detect the end point of ashing.
(2)上記比較手段は、上記2つ以上のスペクトル線の
光強度からプラズマの回転温度を求め、該回転温度の変
化よりアッシングの終点を検出することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のプラズマアッシング終点検出
装置。
(2) The comparing means determines the rotational temperature of the plasma from the light intensity of the two or more spectral lines, and detects the end point of ashing from the change in the rotational temperature. The plasma ashing end point detection device described above.
(3)上記比較手段は、上記有機物被膜の近傍のプラズ
マ中のCOからの光より上記プラズマの回転温度を求め
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のプラズ
マアッシング終点検出装置。
(3) The plasma ashing end point detection device according to claim 2, wherein the comparison means determines the rotational temperature of the plasma from light from CO in the plasma near the organic film.
(4)上記比較手段は、上記有機物被膜の近傍のプラズ
マの回転温度がある一定値より大きくなった時点を用い
てアッシングの終点を検出することを特徴とする特許請
求の範囲第3項記載のプラズマアッシング終点検出装置
(4) The comparison means detects the end point of ashing using a point in time when the rotational temperature of the plasma in the vicinity of the organic film becomes larger than a certain value. Plasma ashing end point detection device.
(5)上記比較手段はプラズマ発生用の高周波電界印加
用電極近傍のプラズマ領域のCOからの光より上記プラ
ズマの回転温度を求めることを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載のプラズマアッシング終点検出装置。
(5) The plasma ashing end point according to claim 2, wherein the comparison means determines the rotational temperature of the plasma from light from CO in a plasma region near the electrode for applying a high-frequency electric field for plasma generation. Detection device.
(6)上記比較手段は、上記高周波電界印加用電極近傍
のプラズマ領域の回転温度がある一定値より小さくなっ
た時点を用いてアッシングの終点を検出することを特徴
とする特許請求の範囲第5項記載のプラズマアッシング
終点検出装置。
(6) The comparison means detects the end point of ashing using the point in time when the rotational temperature of the plasma region near the electrode for applying a high-frequency electric field becomes smaller than a certain value. Plasma ashing end point detection device as described in .
(7)上記比較手段は、有機物被膜近傍のプラズマの回
転温度が高周波電界印加用電極近傍のプラズマの回転温
度と一致もしくは逆転した時点を用いてアッシングの終
点を検出することを特徴とする特許請求の範囲第2項記
載のプラズマアッシング終点検出装置。
(7) The above-mentioned comparison means detects the end point of ashing by using the point in time when the rotational temperature of the plasma near the organic film matches or is reversed to the rotational temperature of the plasma near the electrode for applying a high-frequency electric field. The plasma ashing end point detection device according to item 2.
(8)上記光検出手段は、プラズマからの光を波長分散
する波長分散素子と、COからの遷移光のスペクトル線
光が該波長分散素子より反射される少なくとも2つ以上
の位置に配置した光/電気変換素子とからなることを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれか
に記載のプラズマアッシング終点検出装置。
(8) The light detection means includes a wavelength dispersion element that wavelength-disperses light from the plasma, and a light dispersion element disposed at at least two positions where the spectral line light of the transition light from CO is reflected from the wavelength dispersion element. 8. The plasma ashing end point detection device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the plasma ashing end point detection device comprises: /an electrical conversion element.
(9)上記光検出手段が、プラズマからの光を波長分散
する波長分散素子と、COからの遷移光のスペクトル線
光が該波長分散素子より反射される少なくとも2つ以上
の位置にその一端を配置した光ファイバと、該光ファイ
バの他端に配置した光/電気変換素子とからなることを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれ
かに記載のプラズマアッシング終点検出装置。
(9) The light detection means includes a wavelength dispersion element that wavelength-disperses light from the plasma, and one end of the wavelength dispersion element at at least two or more positions where the spectral line light of the transition light from CO is reflected from the wavelength dispersion element. The plasma ashing end point detection device according to any one of claims 1 to 7, comprising an optical fiber arranged and an optical/electric conversion element arranged at the other end of the optical fiber. .
(10)上記光検出手段が、プラズマからの光が入射さ
れるよう配置された外部からの制御信号で取り出し得る
波長が選択できるモノクロメータと、該モノクロメータ
の出口スリット部に配置された光/電気変換素子と、こ
の後段に配置され上記モノクロメータを制御し上記光/
電気変換素子の出力信号を得て終点検出を行う検知装置
とからなることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
し第7項のいずれかに記載のプラズマアッシング終点検
出装置。
(10) The light detecting means includes a monochromator arranged to receive light from the plasma and capable of selecting a wavelength that can be extracted by an external control signal; An electric conversion element and a monochromator placed after this to control the above-mentioned light/
8. A plasma ashing end point detection device according to any one of claims 1 to 7, comprising a detection device that detects an end point by obtaining an output signal from an electrical conversion element.
(11)上記光/電気変換素子はその周囲が導体で覆わ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第10項に記
載のプラズマアッシング終点検出装置。
(11) The plasma ashing end point detection device according to claim 10, wherein the optical/electrical conversion element is surrounded by a conductor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02292841A (en) * 1989-05-02 1990-12-04 Matsushita Electron Corp Evaluation of flatness of semiconductor integrated circuit
KR100413476B1 (en) * 2000-10-27 2003-12-31 주식회사 하이닉스반도체 method for detection etch end point

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